[发明专利]基于超表面的超宽带随机光谱场效应管

权利要求书

1.一种基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，由下至上依次为导电衬底、氧化物绝缘层、掺杂金属的介质薄膜层；所述介质薄膜层上设有随机光谱吸收器和位于所述随机光谱吸收器两侧的源极、漏极；所述导电衬底作为栅极；

所述随机光谱吸收器包括第一金属层，所述第一金属层上开有正六边形阵列排布的纳米孔，形成表面等离子体激元SPP；每个纳米孔中均依次填充介质层形成介质纳米碟，填充第二金属层形成金属纳米碟；所述金属纳米碟形成局部表面等离子体LSP；

通过调制所述随机光谱吸收器的透射光和反射光的相位，使得所述透射光和所述反射光的相位差之和ψ=mπ，且随机数m随波长在1-2范围内随机变化时，能够产生吸收率随波长在最大值和最小值之间随机波动的光谱曲线。

2.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，通过调整所述纳米孔的形状和尺寸、所述介质纳米碟和所述金属纳米碟的厚度，实现对所述随机光谱吸收器的透射光和反射光的相位调制。

3.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述衬底采用掺杂硼的P型硅基。

4.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述氧化物绝缘层采用二氧化硅绝缘层，厚度为10-20纳米。

5.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述介质薄膜层采用掺杂铝的氧化锌薄膜层，是场效应管中热电子跃迁的通道，厚度为30-50纳米。

6.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述随机光谱吸收器为超表面结构，所述第一金属层和所述第二金属层的材料可以相同也可以不同，选用铝、银、金；所述纳米孔中的介质层材料为二氧化硅。

7.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述随机光谱吸收器中，所述第一金属层和所述第二金属层的厚度分别是10-40纳米，所述纳米孔中的介质层厚度为50-150纳米。

8.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述随机光谱吸收器中，所述纳米孔的形状为中心对称几何形状，采用圆形、同心圆环形、正多边形或同心正多边环形；所述纳米孔的最大外径不超过3微米。

9.根据权利要求1所述的基于超表面的超宽带随机光谱场效应管，其特征在于，所述超宽带随机光谱场效应管的工作波长范围覆盖近紫外光、可见光、近红外和部分中红外，即波长为0.3-3.6微米；数值孔径可达0.9。